WO2017169740A1 - 磁気センサ装置 - Google Patents

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WO2017169740A1
WO2017169740A1 PCT/JP2017/010185 JP2017010185W WO2017169740A1 WO 2017169740 A1 WO2017169740 A1 WO 2017169740A1 JP 2017010185 W JP2017010185 W JP 2017010185W WO 2017169740 A1 WO2017169740 A1 WO 2017169740A1
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WO
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magnetic
effect element
magnetoresistive effect
sensor device
mounting body
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PCT/JP2017/010185
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English (en)
French (fr)
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松井 秀樹
智和 尾込
正明 岡田
賢司 下畑
貞明 吉岡
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to JP2017549529A priority patent/JP6316516B2/ja
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Priority to CN201780019973.1A priority patent/CN109073716B/zh
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    • G07D7/04Testing magnetic properties of the materials thereof, e.g. by detection of magnetic imprint

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic sensor device that detects a magnetic pattern formed on a paper sheet medium such as banknotes.
  • the magnetic sensor device described in International Publication No. 2014/123142 includes a magnet and a magnetoresistive element.
  • the magnet faces one surface of a detected object having a magnetic component, has different magnetic poles alternately in a direction perpendicular to the transport direction of the detected object, and forms a crossing magnetic field that intersects the detected object.
  • the magnetoresistive element is provided between one magnetic pole of this magnet and the object to be detected, and changes in the resistance value of the change in the cross direction magnetic field transport direction component due to the magnetic component of the object being transported in the cross magnetic field. Output as.
  • This magnetoresistive effect element is provided within the length in the transport direction of one magnetic pole of the magnet, and is shifted from the center of the length in the transport direction of one magnetic pole of the magnet in the transport direction.
  • the magnetic sensor device described in Patent Document 1 includes a magnetic circuit and a magnetoresistive element.
  • the magnetic circuit faces one surface of the object to be detected having a magnetic component, and the object to be detected is between the central portion and yokes provided on the input side and the output side in the conveyance direction of the object to be detected with respect to the central portion.
  • a crossing magnetic field that intersects with is formed.
  • the magnetoresistive element is provided between the object to be detected and the central portion, and outputs a change in the cross direction magnetic field conveyance direction component due to the magnetic component of the object to be detected conveyed in the cross magnetic field as a change in resistance value.
  • This magnetoresistive effect element is provided within the length in the transport direction of the central portion, and is shifted from the center of the length in the transport direction of the central portion in the transport direction.
  • a magnetic sensor described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-68260 has a magnetoresistive element fixed on a magnetic substrate and a permanent magnet fixed below the magnetic substrate.
  • a magnetic shield body having an end projecting upward is provided below the permanent magnet.
  • the magnetic sensor device described in Patent Document 1 does not have a magnetic shield, and there is a problem that when the external magnetic field around the magnetic sensor device changes, the performance of the magnetic sensor device also changes.
  • the magnetic sensor described in Patent Document 2 has a structure in which the tip of the protruding portion 11 protruding upward from the magnetic shield body 9 is lower than the contact portion of the permanent magnet 8 with the mount substrate 6. For this reason, the permanent magnet 8 is not magnetically shielded against the magnetic field in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction of the magnetic sensor. Therefore, the magnetic field in the left-right direction interferes with the permanent magnet 8, and the resistance to an external magnetic field is low. Further, since the magnetic shield body is electrically independent, the magnetic shield body plays the role of an antenna, and there is a problem that electromagnetic non-interference and resistance are low.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the influence of changes in the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device on the performance of the magnetic sensor device, and increases the magnetic resistance.
  • An object is to obtain a sensor device.
  • a magnetic sensor device includes a magnet and a magnetoresistive effect element mounting body in which a magnetoresistive effect element disposed along the longitudinal direction of the magnet is mounted on a surface opposite to a surface facing the magnet.
  • the magnetic shield is opposite to the magnet from the position of the surface where the magnetoresistive effect element mounting body faces the magnet or the position of the surface where the magnetoresistive effect element mounting body faces the magnet in the case. It covers the direction.
  • the magnetic shield covering the case is provided, a magnetic sensor device that is hardly affected by the change of the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device and has increased magnetic non-interference and resistance can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view of a magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 is a perspective view of a magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention. It is the perspective view and sectional drawing of the state which assembled the sensor board
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a state in which a magnetic shield is fixed to the state of FIG. 4 in the magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention. It is a perspective view of the case in the magnetic sensor apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view of the case in the magnetic sensor apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view of the magnetic shield in the magnetic sensor apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view of the magnetic shield in the magnetic sensor apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • Embodiment 1 FIG. Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the same or equivalent components are denoted by the same reference numerals.
  • three axes denoted as X, Y, and Z indicate that X represents the X axis, the conveyance direction 10 of the magnetic sensor device (the conveyance direction 10 of the detection object 9 to be conveyed, the short side of the magnetic sensor device) Direction).
  • Y indicates the Y axis perpendicular to the X axis, and indicates the reading width direction of the magnetic sensor device (longitudinal direction of the magnetic sensor device).
  • Z indicates the Z axis perpendicular to the X axis and the Y axis, and indicates the height direction of the magnetic sensor device. That is, the X axis, the Y axis, and the Z axis intersect each other at an angle of 90 degrees.
  • the center of the length in the conveyance direction 10 of the magnetic sensor device is the origin of the X axis
  • the center of the length in the reading width direction of the magnetic sensor device is the origin of the Y axis
  • the conveyance surface of the detection target 9 of the magnetic sensor device is the Z axis.
  • the origin of The longitudinal direction is also referred to as a first direction
  • the short direction is also referred to as a second direction.
  • the detection object 9 is transported in addition to the case where the detection object itself is transported, and the magnetic sensor device itself is transported in the transport direction 10 (FIG. 1) without moving.
  • the case of moving in the X direction) is also included.
  • the transport direction 10 includes the negative direction of the X axis ( ⁇ X axis direction) in addition to the positive direction of the X axis (+ X axis direction).
  • a portion where the detection target 9 is transferred in the transfer direction 10 is referred to as a transfer path, and a detection target transfer surface 1b described later and a space separated from the detection target transfer surface 1b by several millimeters in the + Z-axis direction are applicable. To do.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention on the XZ plane (the surface viewed in the reading width direction).
  • FIGS. 2A and 2B is a perspective view of the magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 are a perspective view and a cross-sectional view showing a state where the sensor substrate, the magnetoresistive effect element, and the permanent magnet in the magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention are assembled.
  • 2 is a diagram illustrating a first procedure of a method for manufacturing a magnetic sensor device according to FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the magnetic sensor device according to the first embodiment of the present invention in a state where the sensor substrate in the state of FIG. 3 is incorporated in a case. It is a figure which shows a procedure.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the magnetic sensor device according to the first embodiment of the present invention in a state where the magnetic shield is fixed to the state of FIG. 4, and the third procedure for manufacturing the magnetic sensor device according to the first embodiment is shown.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the magnetic sensor device according to the first embodiment of the present invention in a state where the magnetic shield is fixed to the state of FIG. 4, and the third
  • FIGS. 6A and 6B is a perspective view of a case in the magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 7 is a perspective view of the magnetic shield in the magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 8 (FIGS. 8A and 8B) are cross-sectional views on the XZ plane showing the behavior of the magnetic flux when a magnetic field is generated outside the magnetic sensor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the cover 1 is a member that constitutes the inspection object conveyance surface of the magnetic sensor device.
  • the cover 1 extends in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) on the conveyance surface of the magnetic sensor device, and the magnetoresistive effect element 2 in the surface of the case 6 in the Z-axis direction (height direction).
  • the case 6 has a box shape having an opening on the detection object conveyance surface side in the Z-axis direction (height direction), and an opening for storing and holding each member of the magnetic sensor device according to the first embodiment. It has a hole and a mounting surface for positioning.
  • the sensor substrate 3 exists between the cover 1 and the permanent magnet 4 in the Z-axis direction (height direction), and extends in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction).
  • One sensor substrate 3 may extend in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction), or may extend in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) in a state of being divided into a plurality of sheets. Also good.
  • the sensor substrate 3 has the magnetoresistive effect element 2 mounted on a surface on the positive direction side (conveyance path side) of the Z axis, which is the surface opposite to the surface facing the permanent magnet 4.
  • the sensor substrate 3 includes a mounting portion 3 a for mounting the magnetoresistive effect element 2 and an external connection portion 3 b for transmitting an electric signal from the magnetoresistive effect element 2 to the outside.
  • the mounting portion 3a is formed on the surface of the sensor substrate 3 on the positive side (conveyance path side) of the Z axis.
  • the magnetoresistive effect element 2 is mounted on the mounting portion 3a of the sensor substrate 3 by being fixed with an adhesive or the like.
  • the position of the magnetoresistive effect element 2 in the XY-axis direction on the mounting portion 3a of the sensor substrate 3 varies depending on the request for the position of the detection portion of the magnetic sensor device.
  • the magnetoresistive effect element 2 detects a change in the transport direction component (bias magnetic field) of the magnetic field generated when the detection target 9 including a magnetic component such as banknotes is transported in the transport direction 10, and the magnetoresistive effect element 2 has a role of changing a signal output from the magnetoresistive effect element 2.
  • the magnetoresistive effect element 2 uses a component of the magnetic field emitted from the permanent magnet 4 in the transport direction 10 (X-axis direction, short-side direction) as a bias magnetic field.
  • the sensor substrate 3 is electrically connected to the magnetoresistive effect element 2 through a wire 5. Further, the sensor substrate 3 has an external connection portion 3b for outputting an electrical signal of the magnetoresistive effect element 2 to the outside. Since the magnetoresistive effect element 2 is mounted on the sensor substrate 3, it is also referred to as a magnetoresistive effect element mounting body 3.
  • a part of the surface of the sensor substrate 3 facing the permanent magnet 4 on the negative side of the Z axis (on the side opposite to the conveyance path) is in contact with the case 6, and the surface in contact with the case 6 is made of an adhesive or the like. It is fixed and fixed to.
  • the sensor substrate 3 is fitted in the opening 6b of the case 6 to determine the position in the XY axis direction. Further, by attaching the surface of the sensor substrate 3 opposite to the surface on which the magnetoresistive effect element 2 is mounted to the step 6a, the position of the sensor substrate 3 in the Z-axis direction (height direction) is determined.
  • the permanent magnet 4 has a rod shape extending in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction).
  • the permanent magnet 4 is fixed to the surface of the sensor substrate 3 opposite to the surface on which the magnetoresistive effect element 2 is mounted with an adhesive or the like. That is, the permanent magnet 4 is fixed to the surface of the sensor substrate 3 on the negative direction side (counter transport path side) of the Z axis with an adhesive or the like.
  • the permanent magnet 4 is arranged in parallel with the magnetoresistive effect element 2 and is brought into contact with the surface of the sensor substrate 3 opposite to the surface on which the magnetoresistive effect element 2 is mounted, so that the Z-axis direction (height direction). Determine the position.
  • the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) is determined so that the X-axis direction center of the permanent magnet 4 and the X-axis direction center of the magnetoresistive effect element 2 are substantially at the same position.
  • One permanent magnet 4 may extend in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction), or may extend in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) while being divided into a plurality of permanent magnets 4. Also good.
  • the permanent magnet 4 generates a magnetic field and applies a bias magnetic field to the magnetoresistive effect element 2.
  • the magnitude of the bias magnetic field changes when the detection object 9 is transported along the transport path of the permanent magnet 4, and the resistance value of the magnetoresistive effect element 2 changes due to the change of the bias magnetic field.
  • the detection signal is output from the magnetoresistive element 2.
  • the position of the permanent magnet 4 in the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) changes, the magnetic force of the magnetic field generated from the permanent magnet 4 changes on the magnetoresistive effect element 2 and the detection target 9.
  • the position of the permanent magnet 4 in the X-axis direction may be finely adjusted while observing the performance of the magnetic sensor device.
  • the cover 1 has a shape that covers the side of the case 6 in which the magnetoresistive effect element 2 is disposed in the Z-axis direction (height direction) surface. That is, the surface of the sensor substrate 3 on which the magnetoresistive effect element 2 is mounted is covered.
  • the cover 1 is formed along the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) when the magnetic sensor device is viewed in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction).
  • the detection object conveyance surface 1b having a flat shape and the negative height direction ( ⁇ Z axis direction), that is, opposite from both ends of the detection object conveyance surface 1b in the X-axis direction (conveyance direction 10, short direction). It has a pair of taper 1a which inclines to the conveyance path side.
  • the pair of tapers 1a and the detection object transport surface 1b have a shape extending in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction).
  • the cover 1 is integrally formed with a detection object transport surface 1b and a pair of tapers 1a by bending a metal thin plate.
  • the cover 1 is attached to the surface of the case 6 on the conveyance path side. Since the cover 1 has a taper 1a serving as a conveyance guide, the detection object 9 flows along the taper 1a during conveyance, and the detection object 9 flows in a direction other than the X-axis direction (conveyance direction 10, short direction). There is an effect to prevent.
  • the cover 1 has a role of protecting the magnetic sensor device, particularly the magnetoresistive effect element 2 from impact and wear caused by collision or rubbing when the detection object 9 is conveyed on the magnetic sensor device. Since the cover 1 exists between the detection target 9 and the magnetoresistive effect element 2, the material is preferably a non-magnetic material so as not to affect the magnetosensitive performance of the magnetic sensor device. Nonmagnetic materials include nonmagnetic metals such as aluminum, ceramics, and resins.
  • the cover 1 is described by using a metal thin plate (for example, aluminum) formed by bending.
  • a metal thin plate for example, aluminum
  • the case 6 accommodates the sensor substrate 3, the permanent magnet 4, and the like, which are other components (members and parts) other than the cover 1 and the magnetic shield 7. It is a member for holding.
  • the case 6 is formed of a conductive material such as a metal such as aluminum or a conductive resin.
  • the case 6 includes an opening 6b for positioning the sensor substrate 3 in the XY direction. The opening 6b is formed so as to be recessed from the attachment surface of the case 6 to the cover 1 to the negative direction side of the Z axis (on the opposite side of the conveyance path).
  • a step 6a is provided on the tip of the opening 6b that is recessed toward the negative direction side of the Z-axis (on the opposite side of the transport path), and the sensor substrate 3 is placed thereon and supports the sensor substrate 3 in the height direction (Z-axis direction).
  • the length in the X-axis direction is the length in the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) of the opening 6b from the step 6a to the negative direction side (counter conveying path side) of the Z-axis.
  • the opening 6c is formed to be shorter and recessed in the negative direction side of the Z-axis (on the side opposite to the conveyance path).
  • the permanent magnet 4 is disposed in the opening 6c, and the permanent magnet 4 is positioned in the X and Y directions.
  • the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) of the case 6 is a path in which an external connection portion 3b for outputting a signal detected by the magnetic sensor device from the sensor substrate 3 placed on the step 6a to the outside is provided.
  • a concave portion 6d extending from the step 6a to the surface of the case 6 on the negative direction side (the opposite side of the conveyance path) of the case 6 is provided in a part of the side surface extending in the direction).
  • the case 6 includes a magnetic shield mounting hole 6e for fastening a screw 8 that is a fastening member for fixing the magnetic shield 7 to the case 6.
  • the magnetic shield mounting holes 6e are provided at two locations in the Y-axis direction (reading width direction and longitudinal direction) on the surface of the Z-axis in the negative direction side (counter conveyance path side).
  • the magnetic shield 7 is provided with a hole 7b at a position corresponding to the concave portion 6d of the surface of the case 6 on the negative side of the Z axis (on the side opposite to the conveyance path), and the external connection portion 3b is magnetically passed through the hole 7b. It is discharged outside the sensor device.
  • the opening 6 b of the case 6 also has a function of providing a space so that the cover 1 does not contact the magnetoresistive effect element 2 and the wire 5.
  • Case 6 also has a role of releasing the heat generated by the magnetoresistive effect element 2 to the outside of the magnetic sensor device.
  • the case 6 is preferably a non-magnetic material such as aluminum so as not to affect the magnetic field.
  • the case 6 is formed by cutting aluminum in the first embodiment. It is not necessary to stick to materials and manufacturing methods as long as the above roles are satisfied.
  • the wire 5 electrically connects the magnetoresistive effect element 2 to the sensor substrate 3.
  • the magnetic shield 7 is in the X-axis direction (conveying direction 10, short direction).
  • the bottom portion 7c is formed along The bottom portion 7 c faces the bottom surface of the case 6 located on the opposite side to the sensor substrate 3 with the permanent magnet 4 interposed therebetween.
  • the magnetic shield 7 When the magnetic sensor device is viewed in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction), the magnetic shield 7 has a positive height direction (from the both ends of the bottom portion 7c in the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) ( It has a pair of side walls 7d arranged along the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) standing upright (that is, standing up in the direction toward the sensor substrate 3). .
  • the pair of side wall portions 7d and the bottom portion 7c have a shape extending in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction). In FIGS. 1, 5, and 7, the bottom 7c has a planar shape.
  • the pair of side wall portions 7d also has a planar shape.
  • the magnetic shield 7 has a shape in which the facing side in the Z-axis direction with respect to the bottom 7c is open.
  • the length of the magnetic shield 7 in the Y-axis direction is at least the same as the length of the permanent magnet 4 and the sensor substrate 3 in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction), or The above length is desirable.
  • the case 6 is disposed in a space (inside the magnetic shield 7) surrounded by the bottom 7c of the magnetic shield 7 and the pair of side walls 7d, and the magnetic shield 7 is fastened to the case 6 with a fastening member or an adhesive or the like. It is fixed by and fixed. That is, the case 6 is covered with the magnetic shield 7 except for the side on which the sensor substrate 3 is fixed.
  • the bottom 7 c of the magnetic shield 7 and the surface of the case 6 on the negative side of the Z axis (on the opposite side of the conveyance path) are fastened and fixed by screws 8 that are fastening members.
  • the bottom portion 7c and the pair of side wall portions 7d of the magnetic shield 7 may be formed separately and joined with an adhesive or the like, or may be integrally formed by bending a metal thin plate or extruding a block material. The structure may be sufficient.
  • the magnetic shield 7 is fixed to the surface of the case 6 opposite to the opening 6b by a fastening member 8 such as a screw, thereby determining the position in the Z-axis direction. ing.
  • the magnetic shield 7 is positioned in the XY axis direction by matching the positions of the two magnetic shield mounting holes 6e in the case 6 and the two mounting holes 7a in the magnetic shield 7.
  • the fastening member 8 such as a screw is fastened to the magnetic shield attachment hole 6e through the attachment hole 7a.
  • the tip in the Z-axis direction of the pair of side wall portions 7d of the magnetic shield 7 is the surface of the Z-axis on the surface of the sensor substrate 3 on which the mounting portion 3a is provided, that is, the surface on the positive side of the Z-axis (conveyance path side). Nearly equal to position.
  • the tip in the Z-axis direction (height direction) of the pair of side wall portions 7d of the magnetic shield 7 is at least the surface opposite to the surface on which the mounting portion 3a of the sensor substrate 3 is provided, that is, the Z of the sensor substrate 3. It is located at the same position as the surface on the negative direction side of the shaft (on the side opposite to the conveyance path), that is, the surface facing the permanent magnet 4 of the sensor substrate 3.
  • the surface of the sensor substrate 3 opposite to the surface on which the mounting portion 3a is provided that is, the surface of the sensor substrate 3 on the negative direction side of the Z axis (on the side opposite to the transport path), that is, the permanent magnet 4 of the sensor substrate 3 is faced. It is preferable to extend and be positioned in the positive direction side (conveyance path side) of the Z axis rather than the position of the surface to be performed.
  • the magnetic shield 7 has a direction opposite to the surface where the permanent magnet 4 faces the sensor substrate 3 at least from the position of the surface where the sensor substrate 3 faces the permanent magnet 4 (negative direction of the Z axis). The side opposite to the conveying path).
  • the tip in the Z-axis direction (height direction) of the pair of side wall portions 7d of the magnetic shield 7 is the surface of the permanent magnet 4 on the positive side (conveyance path side) of the Z-axis (that is, the sensor substrate of the permanent magnet 4). 3), or the position of the surface of the permanent magnet 4 on the positive direction side (conveyance path side) of the Z axis (the surface of the permanent magnet 4 facing the sensor substrate 3). It is preferable to be located on the direction side (conveyance path side) (that is, to extend on the opposite side of the surface facing the permanent magnet 4 of the sensor substrate 3).
  • the magnetic shield 7 has a direction opposite to the surface where the permanent magnet 4 faces the sensor substrate 3 from the position of the surface where the permanent magnet 4 faces the sensor substrate 3 (negative direction of the Z axis). The side opposite to the conveying path).
  • the magnetic shield 7 when a magnetic field is generated mainly in a direction other than the direction of the conveying surface 1b outside the magnetic sensor device, the magnetic shield 7 is magnetized by the magnetic flux generated by this magnetic field passing through the inside of the magnetic shield 7. It has a role to prevent magnetic changes from occurring inside the sensor device. Therefore, the magnetic shield 7 is made of a magnetic material.
  • the magnetic shield 7 also has a role of receiving heat generated by the magnetoresistive effect element 2 through the case 6 and transferring the heat to the outside of the magnetic sensor device.
  • the material of the magnetic shield 7 is preferably a material having high magnetic permeability and thermal conductivity such as iron or silicon steel.
  • the magnetic shield 7 is described by using a metal thin plate bent. However, as long as the above role is satisfied, there is no need to stick to the material and the manufacturing method. .
  • the fastening member 8 is a conductive screw having a role of fixing the magnetic shield 7 to the case 6 and a role of electrically connecting the case 6 and the magnetic shield 7.
  • the fastening member 8 is described using screws, but any material and means may be used as long as the above-described role is satisfied.
  • the basic configuration (basic process) of this manufacturing method includes a sensor substrate assembly process and a case assembly process as follows.
  • the sensor substrate assembly process needs to be performed before the case assembly process.
  • the magnetoresistive effect element 2 is mounted on the mounting portion 3a of the sensor board 3, the magnetoresistive effect element 2 is electrically connected to the sensor board 3 using the wire 5, and the permanent magnet 4 is connected to the sensor board.
  • 3 is a step of fixing to the surface opposite to the mounting portion 3a.
  • the magnetoresistive effect element 2 is mounted on the mounting portion 3a of the sensor substrate 3 by being fixed with an adhesive, for example. Thereafter, the magnetoresistive curing element 2 and the sensor substrate 3 are electrically connected by the wire 5.
  • the permanent magnet 4 is fixed to the surface of the sensor substrate 3 opposite to the mounting portion 3a with an adhesive or the like. At this time, in the Y-axis direction, the center in the Y-axis direction of the permanent magnet 4 and the center in the Y-axis direction of the magnetoresistive element 2 are arranged at the same position, and the X-axis direction is also the center in the X-axis direction of the permanent magnet 4; The center of the magnetoresistive element 2 in the X-axis direction is arranged at the same position.
  • the number of permanent magnets 4 is not necessarily one, and a plurality of permanent magnets 4 may be integrated in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction).
  • the XY axis direction centers of the permanent magnet 4 and the magnetoresistive effect element 2 are made to coincide with each other.
  • the permanent magnet 4 and the magnetoresistive curing element 2 The relative position may be changed.
  • the case assembly process will be described with reference to FIGS.
  • the case assembling step is a step of fixing the sensor substrate 3 (in a state after the sensor substrate assembling step), the cover 1 and the magnetic shield 7 to the case 6.
  • the surface of the case 6 where the permanent magnet 4 of the sensor substrate 3 is fixed that is, the surface of the sensor substrate 3 on the negative side of the Z axis (on the side opposite to the conveyance path) is in contact.
  • the position in the Z-axis direction is determined by fixing with an adhesive or the like.
  • the sensor substrate 3 is fitted into the opening 6b of the case 6 and the permanent magnet 4 is fitted into the opening 6c, whereby the positions of the sensor substrate 3 and the permanent magnet 4 in the XY-axis direction are determined.
  • the magnetic shield 7 is fixed to the case 6 by the fastening member 8 in the magnetic sensor device in the state of FIG. At this time, the positions of the two shield mounting holes 6e in the case 6 shown in FIG. 6 and the two mounting holes 7a in the magnetic shield 7 shown in FIG.
  • the external connection portion 3 b of the sensor substrate 3 is fitted in the recess 6 d of the case 6 in order to prevent interference with the magnetic shield 7. Further, the external connection portion 3 b of the sensor substrate 3 is exposed to the outside of the magnetic sensor device by passing through the hole 7 b of the magnetic shield 7.
  • the cover 1 is fixed to the magnetic sensor device in the state of assembly shown in FIG.
  • the cover 1 is disposed so as to cover the opening 6b of the case 6 and the ends of the pair of side wall portions 7d of the magnetic shield 7 in the Z-axis direction (height direction).
  • the opening 6 b of the case 6 serves as a spacer, the cover 1 does not come into contact with the sensor substrate 3, the magnetoresistive effect element 2, and the wire 5.
  • the magnetoresistive effect element mounting body 3 uses the sensor substrate 3 formed of a resin substrate.
  • the magnetoresistive effect element mounting body 3 may be a metal carrier.
  • the magnetoresistive effect element 2 is fixedly mounted on the surface of the metal carrier with an adhesive or the like, and a resin substrate is formed on the surface of the metal carrier so as to surround the magnetoresistive effect element 2.
  • FIG. 8 is an XZ plane showing the behavior of the magnetic flux 11 in the X-axis direction (conveyance direction 10, short direction) when a magnetic field is generated outside the magnetic sensor device according to the first embodiment of the present invention. It is sectional drawing.
  • FIG. 8A in the case where the magnetic shield 7 is not attached, the magnetic flux 11 in the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) generated by the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device passes through the case 6.
  • the magnetic flux 11 is applied in the X-axis direction from the left side to the right side.
  • the magnetic flux 11 proceeds in the X-axis direction as it is, passes through the cover 1 and reaches the case 6. Since the case 6 is made of a nonmagnetic material such as aluminum, the magnetic flux 11 proceeds in the X-axis direction as it is and reaches the permanent magnet 4. Then, the magnitude
  • the bias magnetic field has changed, even if the detection target 9 is transported, no signal is output from the magnetoresistive effect element 2 and the detection target 9 cannot be detected, or the magnetoresistive effect element The signal output from 2 becomes smaller or larger, and the detection target 9 cannot be accurately detected.
  • the magnetic sensor device Since the magnetic sensor device detects magnetism by an electric signal obtained from the magnetoresistive effect element 2, the change in the bias magnetic field and the change in the performance of the magnetoresistive effect element 2 is the same as the performance of the magnetic sensor device. Will change. Therefore, when the magnetic shield 7 is not provided, the performance of the magnetic sensor device changes due to a change in the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device. Therefore, in an environment where the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device is not stable, the magnetic sensor device The performance of becomes unstable.
  • the magnetic flux 11 in the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) generated by the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device passes through the magnetic shield 7. It passes along the magnetic shield 7.
  • the magnetic flux 11 is applied in the X-axis direction from the left side to the right side. Since the cover 1 is formed of a nonmagnetic material such as aluminum, the magnetic flux 11 proceeds in the X-axis direction as it is, passes through the cover 1, and reaches the left side wall portion 7 d of the magnetic shield 7.
  • the magnetic shield 7 is made of a magnetic material, the magnetic flux 11 passes through the left side wall portion 7d of the magnetic shield 7, then passes through the bottom portion 7c of the magnetic shield 7, and further, the right side wall portion 7d of the magnetic shield 7. Through the right side wall 7d of the magnetic shield 7. Thus, the magnetic flux 11 does not pass through the permanent magnet 4. Therefore, the magnetic influence which the magnetic field from the outside of a magnetic sensor apparatus gives to the inner side rather than the magnetic shield 7 of a magnetic sensor apparatus is reduced. Therefore, since the magnetic flux 11 due to the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device does not reach the permanent magnet 4, the magnetic field generated from the permanent magnet 4 is stabilized.
  • the bias magnetic field of the magnetoresistive effect element 2 is stabilized, and the malfunction of the magnetic sensor device and the uncertainty of the detection signal are improved.
  • a stable magnetic sensor device with good performance that is not affected by the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device can be obtained.
  • the magnetic shield 7 is located on the opposite side of the surface of the case 6 where the permanent magnet 4 faces the sensor substrate 3 from the position where the permanent magnet 4 faces the sensor substrate 3 (the negative direction of the Z-axis, It covers the transport path side). Therefore, in FIG. 8B, when the X-axis direction is viewed from the YZ plane (when seen through), the permanent magnet 4 is hidden by the side wall portion 7 d of the magnetic shield 7. Therefore, as shown in FIG. 8B, the magnetic flux 11 in the X-axis direction (conveyance direction 10, short direction) does not reach the permanent magnet 4. Therefore, there is no influence on the bias magnetic field formed by the permanent magnet 4, and a stable magnetic sensor device with good performance that is not affected by the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device can be obtained.
  • the detection object conveyance surface is obtained by bringing the Z-axis direction (height direction) ends of the pair of side wall portions 7 d of the magnetic shield 7 closer to the detection object conveyance surface 1 b than the mounting portion 3 a of the sensor substrate 3.
  • the Z-axis direction (height direction) ends of the pair of side wall portions 7 d of the magnetic shield 7 closer to the detection object conveyance surface 1 b than the mounting portion 3 a of the sensor substrate 3.
  • it can be shielded magnetically.
  • the magnetic shield 7 and the members (such as the permanent magnet 4) constituting the magnetic circuit of the magnetic sensor device are fixed with a certain distance therebetween by sandwiching the case 6, the magnetic shield 7 is a magnetic sensor. Independent of the magnetic circuit of the device.
  • the magnetic shield 7 is independent of the magnetic circuit, even if the shape of the magnetic shield 7 is changed or removed, the performance of the magnetic sensor device is not greatly affected. Therefore, even if the magnetic shield 7 is changed or removed according to the state of the magnetic field from the outside of the magnetic sensor device, the magnetic sensor device can maintain a certain performance.
  • the external connection portion 6f is a ground terminal for connecting the magnetic sensor device to an external ground.
  • the case 6 and the magnetic shield 7 are formed of a conductive member such as metal.
  • a metal wire, a metal plate, or the like installed on the external ground is connected to the external connection portion 6f by a fastening member such as a screw.
  • the magnetic shield 7 When the magnetic shield 7 is electrically independent from the external ground, the magnetic shield 7 may function as an antenna. For this reason, the magnetic shield 7 transmits an electromagnetic interference wave or conversely receives an electromagnetic interference wave. When electromagnetic interference waves are emitted, peripheral devices of the magnetic sensor device are affected. When electromagnetic interference waves are received, noise is added to the electrical signal of the magnetic sensor device, and the performance of the magnetic sensor device is deteriorated.
  • Embodiment 1 a conductive material is used for the case 6 and the magnetic shield 7 is electrically connected to the case 6 by the fastening member 8. Since the case 6 is electrically connected to the external ground by the external connection portion 6f, the magnetic shield 7 can be electrically connected to the external ground. Therefore, since the magnetic shield 7 is grounded, the magnetic shield 7 is prevented from functioning as an antenna. Thereby, since the magnetic shield 7 is electrically stable, a magnetic sensor device with good performance can be obtained.
  • the cover 1 is a metal made of a nonmagnetic material such as aluminum
  • the tips on the positive side (conveyance path side) of the Z-axis of the pair of side walls 7d of the magnetic shield 7 that is, the tips on the sensor substrate 3 side
  • the electrical stability of the magnetic shield 7 is further improved.
  • a magnetic sensor device that ensures stable electromagnetic compatibility both magnetically and electrically can be obtained.
  • FIG. A magnetic sensor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • 9 is a perspective view of the magnetic sensor device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view in the YZ plane of the magnetic sensor device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of a magnetic shield in the magnetic sensor device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 9 to 11 the same or equivalent components as those in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the magnetic shield 7 is arranged along the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) when the magnetic sensor device is viewed in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction). It has a bottom 7c formed. The bottom portion 7 c faces the bottom surface of the case 6 located on the opposite side to the sensor substrate 3 with the permanent magnet 4 interposed therebetween.
  • the magnetic shield 7 When the magnetic sensor device is viewed in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction), the magnetic shield 7 has a positive height direction (from the both ends of the bottom portion 7c in the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) ( It has a pair of side walls 7d arranged along the X-axis direction (conveying direction 10, short direction) standing upright (that is, standing up in the direction toward the sensor substrate 3). .
  • the pair of side wall portions 7d and the bottom portion 7c have a shape extending in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction). 9 to 11, the bottom 7c has a planar shape.
  • the pair of side wall portions 7d has a planar shape.
  • the magnetic shield 7 includes a bottom portion 7c formed along the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) when the magnetic sensor device is viewed in the X-axis direction (conveyance direction 10, short direction), Y-axis standing in the positive height direction (Z-axis positive direction) from both ends in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) of the bottom portion 7c (that is, standing in the direction toward the sensor substrate 3) It has a pair of 2nd side wall part 7e arrange
  • the pair of second side wall portions 7e and the bottom portion 7c have a shape extending in the X-axis direction (conveyance direction, short direction).
  • the pair of second side wall portions 7e has a planar shape. That is, the magnetic shield 7 includes a rectangular bottom portion 7c, a pair of side wall portions 7d erected from the long side of the bottom portion 7c, and a pair of second side wall portions 7e erected from the short side of the bottom portion 7c.
  • the opposite side of the bottom 7c in the Z-axis direction has an open box shape.
  • the length of the magnetic shield 7 in the Y-axis direction is at least the same as the length of the permanent magnet 4 and the sensor substrate 3 in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction), or The above length is desirable.
  • the length of the side wall 7d in the Y-axis direction is the same as the length of the case 6 in the Y-axis direction (reading width direction and longitudinal direction).
  • the length of the side wall portion 7e in the X-axis direction is the same as the length of the case 6 in the X-axis direction (conveyance direction, short direction).
  • the case 6 is disposed in a space (inside the magnetic shield 7) surrounded by the bottom 7c of the magnetic shield 7, the pair of side wall portions 7d, and the pair of second side wall portions 7e, and the magnetic shield 7 is fastened to the case 6. It is fixed by fastening with a member or fixing with an adhesive or the like. That is, the case 6 is covered with the magnetic shield 7 except for the side on which the sensor substrate 3 is fixed.
  • the bottom 7 c of the magnetic shield 7 and the surface of the case 6 on the negative side of the Z axis (on the opposite side of the conveyance path) are fastened and fixed by screws 8 that are fastening members.
  • the bottom portion 7c, the pair of side wall portions 7d, and the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 may be formed separately and joined with an adhesive or the like, A structure integrally formed by extruding the block material may be used.
  • the magnetic shield 7 is fixed to the surface of the case 6 opposite to the opening 6b by a fastening member 8 such as a screw to determine the position in the Z-axis direction.
  • the magnetic shield 7 is positioned in the XY axis direction by matching the positions of the two magnetic shield mounting holes 6e in the case 6 and the two mounting holes 7a in the magnetic shield 7.
  • the fastening member 8 such as a screw is fastened to the magnetic shield attachment hole 6e through the attachment hole 7a.
  • the tips in the Z-axis direction of the pair of side wall portions 7d and the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 are the surfaces on which the mounting portions 3a of the sensor substrate 3 are provided, that is, the Z-axis positive direction side of the sensor substrate 3 ( It is almost equal to the position of the Z-axis on the (transport path side) surface. Note that the ends in the Z-axis direction (height direction) of the pair of side wall portions 7d and the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 are at least opposite to the surface on which the mounting portion 3a of the sensor substrate 3 is provided.
  • the surface of the sensor substrate 3, that is, the surface of the sensor substrate 3 on the negative side of the Z axis (on the side opposite to the transport path), that is, the surface facing the permanent magnet 4 of the sensor substrate 3 is located.
  • the surface of the sensor substrate 3 opposite to the surface on which the mounting portion 3a is provided that is, the surface of the sensor substrate 3 on the negative direction side of the Z axis (on the side opposite to the transport path), that is, the permanent magnet 4 of the sensor substrate 3 is faced. It is preferable to extend and be located in the positive direction side (conveyance path side) of the Z axis from the surface to be performed.
  • the magnetic shield 7 has a direction opposite to the surface where the permanent magnet 4 faces the sensor substrate 3 from the position of the case 6 where at least the sensor substrate 3 faces the permanent magnet 4 (the negative direction of the Z axis). The side opposite to the conveying path).
  • the tips in the Z-axis direction (height direction) of the pair of side wall portions 7d and the pair of side wall portions 7e of the magnetic shield 7 are surfaces on the positive direction side (conveyance path side) of the Z-axis of the permanent magnet 4 (i.e., The surface of the permanent magnet 4 facing the sensor substrate 3 is located at the same position.
  • the position is extended from the surface of the permanent magnet 4 on the positive direction side (conveying path side) of the Z axis (the surface facing the sensor substrate 3 of the permanent magnet 4) to the positive direction side (conveying path side) of the Z axis. It is preferable that the sensor substrate 3 is extended to the opposite side of the surface facing the permanent magnet 4 of the sensor substrate 3.
  • the magnetic shield 7 is located in a direction opposite to the surface of the case 6 where the permanent magnet 4 faces the sensor substrate 3 from the position of the surface where the permanent magnet 4 faces the sensor substrate 3 (negative Z-axis). Direction, anti-conveyance path side).
  • the through holes 7f provided in the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 are holes provided for passing an external connection member to the external connection portion 6f of the case 6.
  • the through hole 7 f is provided at a position that coincides with the external connection portion 6 f of the case 6 when the magnetic shield 7 is attached to the case 6.
  • the tip in the Z-axis direction of the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 is the surface on which the mounting portion 3a of the sensor substrate 3 is provided, that is, the positive direction side (conveyance path side) of the Z-axis of the sensor substrate 3. It may further protrude from the position of the Z axis on the surface, or may contact the cover 1. Further, the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 may have a structure that covers the entire end surface of the case 6 in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction).
  • the behavior inside the magnetic sensor device when a magnetic field is generated outside the magnetic sensor device caused by the pair of second side wall portions 7e is the same as the behavior of the pair of side wall portions 7d shown in the first embodiment.
  • the magnetic shield 7 includes a second side wall portion 7e in the X-axis direction (conveying direction, short direction) in addition to the side wall portion 7d in the Y-axis direction (reading width direction and longitudinal direction). .
  • the non-interference with respect to the change in the magnetic field from the Y-axis direction can be enhanced. it can.
  • FIG. 12 is a perspective view of a magnetic sensor device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view in the YZ plane of the magnetic sensor device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view of the magnetic shield in the magnetic sensor device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • 15 is a perspective view of a case in the magnetic sensor device according to Embodiment 3 of the present invention. 12 to 15, the same or equivalent components as those in FIGS. 1 to 11 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 has a structure that covers substantially the entire end surface of the case 6 in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction).
  • the magnetic shield 7 is formed of a magnetic material, so that it is permanent.
  • the magnetic field at the end of the magnet 4 in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) is pulled in the direction of the second side wall portion 7e of the magnetic shield 7, and the Y-axis direction (reading width direction) of the permanent magnet 4 , The bias magnetic field at the end in the longitudinal direction is disturbed.
  • the non-interference with respect to the change in the magnetic field from the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) of the magnetic sensor device is slightly reduced, but the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 is reduced.
  • the length in the Z-axis direction (height direction) is shorter than the length in the Z-axis direction (height direction) of the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 in the second embodiment.
  • the Z-axis direction (height direction) tips of the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 (that is, the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7).
  • the position of the tip in the direction toward the sensor substrate 3 is set to be substantially the same as the position of the surface of the permanent magnet 4 opposite to the surface facing the sensor substrate 3.
  • the sensor substrate 3 in the permanent magnet 4 Since the position of the tip in the Z-axis direction (height direction) of the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 is away from the surface of the permanent magnet 4 on which the sensor substrate 3 is fixed, the sensor substrate 3 in the permanent magnet 4 The magnetic coupling with the magnetic pole existing on the surface where the is fixed is weakened. In addition, the magnetic pole which exists in the surface to which the sensor board
  • the pair of second side wall portions 7e of the magnetic shield 7 cover only part of the end surface of the case 6 in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction). Therefore, in the third embodiment, the case 6 includes the first end surface 6h and the second end surface 6i on the end surface in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) of the case 6, as shown in FIG. ing.
  • the first end face 6h is erected on the positive side (conveyance path side) of the Z axis from the bottom 6g located on the side opposite to the opening 6b.
  • the tip end of the first end face 6h in the Z-axis direction (height direction) is substantially the same position as the face of the permanent magnet 4 opposite to the face on which the sensor substrate 3 (3a) is fixed.
  • the second end face 6i protrudes in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) at substantially the same position as the face of the permanent magnet 4 opposite to the face on which the sensor substrate 3 (3a) is fixed.
  • the first end face 6h is formed in the Z-axis direction (height direction) from the position where the cover 1 is attached.
  • the protruding length of the second end surface 6 i in the Y-axis direction (reading width direction, longitudinal direction) is the same as the thickness of the side wall portion 7 e of the magnetic shield 7.

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Abstract

磁石(4)と、前記磁石(4)に対面する面とは反対側の面に前記磁石(4)の長手方向に沿って配置された磁気抵抗効果素子(2)を実装した磁気抵抗効果素子実装体(3)と、前記磁石(4)及び前記磁気抵抗効果素子実装体(3)を収納または保持するケース(6)と、前記磁気抵抗効果素子実装体(3)が前記磁気抵抗効果素子(2)を実装している面を除いて前記ケース(6)を覆う磁気シールド(7)と、を備え、前記磁気シールド(7)は、前記ケース(6)において前記磁気抵抗効果素子実装体(3)が前記磁石(4)に対面する面の位置又は前記磁気抵抗効果素子実装体(3)が前記磁石(4)に対面する面の位置から前記磁石(4)とは反対側の方向を覆っている。

Description

磁気センサ装置
 この発明は、紙幣等の紙葉状媒体上に形成された磁性パターンを検出する磁気センサ装置に関する。
 国際公開第2014/123142号(特許文献1参照)に記載の磁気センサ装置は、磁石と磁気抵抗効果素子とを備えている。磁石は、磁気成分を有する被検知物の一方の面に面し、被検知物の搬送方向に鉛直な方向に交互に異なる磁極を有し、被検知物に交差する交差磁界を形成する。磁気抵抗効果素子は、この磁石の一方の磁極と被検知物との間に設けられ、交差磁界内を搬送される被検知物の磁気成分による交差磁界の搬送方向成分の変化を抵抗値の変化として出力する。この磁気抵抗効果素子は、磁石の一方の磁極の搬送方向長さ内に設けられ、磁石の一方の磁極の搬送方向長さの中心から搬送方向に偏移して配置されている。
 また、特許文献1に記載の磁気センサ装置は、磁気回路と磁気抵抗効果素子とを備えている。磁気回路は、磁気成分を有する被検知物の一方の面に面し、中央部とこの中央部に対し被検知物の搬送方向の入力側及び出力側に設けたヨークとの間で被検知物に交差する交差磁界を形成する。磁気抵抗効果素子は、被検知物と中央部との間に設けられ、交差磁界内を搬送される被検知物の磁気成分による交差磁界の搬送方向成分の変化を抵抗値の変化として出力する。この磁気抵抗効果素子は、中央部の搬送方向長さ内に設けられ、中央部の搬送方向長さの中心から搬送方向に偏移して配置されている。
 実開昭62-68260号公報(特許文献2参照)に記載の磁気センサは、磁性体基板上に固着されている磁気抵抗効果素子と前記磁性体基板の下方に固着される永久磁石を有し、永久磁石の下方に端部が上方へ突出してなる磁気シールド体を設けている。
国際公開第2014/123142号 実開昭62-68260号公報
 特許文献1に記載の磁気センサ装置は、磁気シールドを有しておらず、磁気センサ装置の周囲の外部の磁界が変化したとき、磁気センサ装置の性能も変化するという課題があった。
 特許文献2に記載の磁気センサは、磁気シールド体9から上方に突出している突出部11の先端が、永久磁石8のマウント基板6との接触部より低い構造となっている。このため、磁気センサの上下方向に直交する左右方向の磁界に対しては、永久磁石8は磁気シールドされていない。よって、左右方向の磁界が永久磁石8に干渉してしまい、外部の磁界に対する耐性が低い。また、磁気シールド体が電気的に独立しているため、磁気シールド体がアンテナの役割を果たしてしまい、電磁的な不干渉性及び耐性が低いという課題があった。
 この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、磁気センサ装置の外部からの磁界の変化が磁気センサ装置の性能に与える影響を低減し、磁気的な耐性を高めた磁気センサ装置を得ることを目的とする。
 この発明に係る磁気センサ装置は、磁石と、前記磁石に対面する面とは反対側の面に前記磁石の長手方向に沿って配置された磁気抵抗効果素子を実装した磁気抵抗効果素子実装体と、前記磁石及び前記磁気抵抗効果素子実装体を収納または保持するケースと、前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁気抵抗効果素子を実装している面を除いて前記ケースを覆う磁気シールドと、を備え、前記磁気シールドは、前記ケースにおいて前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁石に対面する面の位置又は前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁石に対面する面の位置から前記磁石とは反対側の方向を覆っているものである。
 この発明によれば、ケースを覆う磁気シールドを設けたので、磁気センサ装置の外部からの磁界の変化の影響を受けにくく、磁気的な不干渉性及び耐性を高めた磁気センサ装置が得られる。
この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置のXZ平面での断面図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置におけるセンサ基板、磁気抵抗効果素子、永久磁石を組み立てた状態の斜視図及び断面図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置におけるセンサ基板、磁気抵抗効果素子、永久磁石を組み立てた状態の斜視図及び断面図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置における図3の状態のセンサ基板を、ケースに組み込んだ状態の断面図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置における図4の状態に、磁気シールドを固定した状態の断面図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置におけるケースの斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置におけるケースの斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の外部に磁界が生じたときの磁束の挙動を示したXZ平面での断面図である。 この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の外部に磁界が生じたときの磁束の挙動を示したXZ平面での断面図である。 この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置の斜視図である。 この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置の斜視図である。 この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置のYZ平面での断面図である。 この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。 この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置の斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置の斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置のYZ平面での断面図である。 この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置におけるケースの斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置におけるケースの斜視図である。
 実施の形態1.
 この発明の実施の形態1において、図を用いて説明する。全ての図において、同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付している。図中でX、Y、Zと記されている3軸は、XがX軸を示し、磁気センサ装置の搬送方向10(搬送される検知対象物9の搬送方向10、磁気センサ装置の短手方向)を示す。YがX軸に直交するY軸を示し、磁気センサ装置の読み取り幅方向(磁気センサ装置の長手方向)を示す。Zが、X軸及びY軸に直交するZ軸を示し、磁気センサ装置の高さ方向を示す。すなわち、X軸、Y軸、Z軸はお互い90度の角度で交差している。磁気センサ装置の搬送方向10の長さの中心をX軸の原点、磁気センサ装置の読み取り幅方向の長さの中心をY軸の原点、磁気センサ装置の検知対象物9の搬送面をZ軸の原点とする。なお、長手方向を第1の方向、短手方向を第2の方向とも称する。
 この発明の全ての実施の形態において、検知対象物9の搬送とは、検知対象物自体が搬送される場合に加え、検知対象物は動かずに、磁気センサ装置自体が搬送方向10(図1のX方向)に動く場合も含むものとする。また、搬送方向10とは、X軸の正方向(+X軸方向)に加えて、X軸の負方向(-X軸方向)も含むものとする。また、検知対象物9が搬送方向10に搬送される箇所を搬送路と称し、後述する検知対象物搬送面1b及びこの検知対象物搬送面1bから+Z軸方向に数ミリメートル程度離間した空間が該当する。
 実施の形態1について、図1及び図2で、磁気センサ装置の構成を説明する。図3~図5で、磁気センサ装置の製造方法を説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置のXZ平面(読み取り幅方向に見た面)での断面図である。図2(図2A、図2B)は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の斜視図である。
 図3(図3A、図3B)は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置におけるセンサ基板、磁気抵抗効果素子、永久磁石を組み立てた状態の斜視図及び断面図であり、実施の形態1に係る磁気センサ装置の製造方法の第1手順を示す図である。図4は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置における図3の状態のセンサ基板を、ケースに組み込んだ状態の断面図であり、実施の形態1に係る磁気センサ装置製造の第2手順を示す図である。図5は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置における図4の状態に、磁気シールドを固定した状態の断面図であり、実施の形態1に係る磁気センサ装置製造の第3手順を示す図である。
 図6(図6A、図6B)は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置におけるケースの斜視図である。図7(図7A、図7B)は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。図8(図8A、図8B)は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の外部に磁界が生じたときの磁束の挙動を示したXZ平面での断面図である。
 実施の形態1に係る磁気センサ装置の構成要素について、図1~図8を用いて、詳細に説明する。カバー1は、磁気センサ装置の検査対象物搬送面を構成する部材である。カバー1は、磁気センサ装置の搬送面にY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在しており、ケース6のZ軸方向(高さ方向)の面の内、磁気抵抗効果素子2が配置されている側を覆う形状をしている。ケース6は、Z軸方向(高さ方向)の検知対象物搬送面側を開口した箱型をしており、実施の形態1に係る磁気センサ装置の各部材を収納し保持するための開口、位置決めをするための穴及び取付け面を有する。
 センサ基板3は、カバー1と永久磁石4とのZ軸方向(高さ方向)の間に存在し、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在している。センサ基板3は、一枚でY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在しても良く、複数枚に分割した状態でY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在しても良い。センサ基板3は、永久磁石4と対面する面とは反対側の面であるZ軸の正方向側(搬送路側)の面に、磁気抵抗効果素子2を実装している。
 図1、図3に示すように、センサ基板3は、磁気抵抗効果素子2を実装するための実装部3aと、磁気抵抗効果素子2からの電気信号を外部に伝えるための外部接続部3bを有する。実装部3aは、センサ基板3のZ軸の正方向側(搬送路側)の面に形成されている。
 図1、図3に示すように、磁気抵抗効果素子2は、センサ基板3の実装部3aに、接着剤などで固着して実装されている。磁気抵抗効果素子2のセンサ基板3の実装部3aにおけるXY軸方向の位置は、磁気センサ装置の検知部分の位置に対する要求によって異なる。
 磁気抵抗効果素子2は、紙幣等の磁気成分を含む検知対象物9が搬送方向10の方向に搬送されることにより生じる磁界の搬送方向成分(バイアス磁界)の変化を検知し、磁気抵抗効果素子2の抵抗値が変化することにより、磁気抵抗効果素子2が出力する信号を変化させる役割を持つ。ここで、磁気抵抗効果素子2は、永久磁石4から発せられる磁界の、搬送方向10(X軸方向、短手方向)の方向の成分をバイアス磁界としている。
 センサ基板3は、ワイヤ5を介して磁気抵抗効果素子2と電気的に接続されている。さらに、センサ基板3は、磁気抵抗効果素子2の電気的信号を外部に出力するための外部接続部3bを有する。センサ基板3は、磁気抵抗効果素子2を実装しているので、磁気抵抗効果素子実装体3とも称する。
 センサ基板3は、永久磁石4と対面する面であるZ軸の負方向側(反搬送路側)の面の一部がケース6と接し、ケース6と接している面が接着剤などでケース6に固着されて固定されている。
 センサ基板3は、ケース6の開口6bに嵌めることで、XY軸方向の位置を決めている。また、センサ基板3の磁気抵抗効果素子2が実装されている面と反対の面を、段6aに取り付けることで、センサ基板3のZ軸方向(高さ方向)の位置が決まる。
 永久磁石4は、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在している棒状のものである。
 永久磁石4は、センサ基板3の磁気抵抗効果素子2が実装されている面と反対側の面に、接着剤等によって固定されている。すなわち、永久磁石4は、センサ基板3のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面に接着剤等によって固定されている。
 永久磁石4は、磁気抵抗効果素子2と平行に配置し、センサ基板3の磁気抵抗効果素子2が実装されている面の反対側の面に接触させることで、Z軸方向(高さ方向)の位置を決める。X軸方向(搬送方向10、短手方向)は永久磁石4のX軸方向中心と磁気抵抗効果素子2のX軸方向中心とを略同じ位置にするように決める。
 永久磁石4は、一本でY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在しても良く、複数本に分割した状態でY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在しても良い。
 永久磁石4は、磁界を発生して磁気抵抗効果素子2にバイアス磁界を印加している。また、永久磁石4の磁界を、検知対象物9が搬送路を搬送されることにより、バイアス磁界の大きさが変化し、このバイアス磁界の変化により磁気抵抗効果素子2の抵抗値が変化して、検出信号が磁気抵抗効果素子2から出力される。
 ところで、永久磁石4のX軸方向(搬送方向10、短手方向)の位置が変化すると、永久磁石4から発する磁界の、磁気抵抗効果素子2と検知対象物9に与える磁力が変化するため、磁気センサ装置の性能を見つつ、永久磁石4のX軸方向(搬送方向10、短手方向)の位置を微調整すると良い。
 図1に示すように、カバー1は、ケース6のZ軸方向(高さ方向)の面の内、磁気抵抗効果素子2が配置されている側を覆う形状をしている。すなわち、センサ基板3の磁気抵抗効果素子2が実装された面を覆っている。
 図1、図2に示すように、カバー1は、磁気センサ装置をY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に見たとき、X軸方向(搬送方向10、短手方向)に沿って形成された平面形状の検知対象物搬送面1bと、この検知対象物搬送面1bのX軸方向(搬送方向10、短手方向)の両端部から負の高さ方向(-Z軸方向)すなわち反搬送路側に傾斜する一対のテーパ1aを有する。この一対のテーパ1aと検知対象物搬送面1bは、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在する形状を成している。
 カバー1は、金属製の薄板の曲げ加工により、検知対象物搬送面1bと一対のテーパ1aを一体に形成している。カバー1は、ケース6の搬送路側の面に取付けられている。カバー1は、搬送ガイドとなるテーパ1aを有するため、搬送時に検知対象物9はテーパ1aに沿って流れ、検知対象物9がX軸方向(搬送方向10、短手方向)以外の方向に流れるのを防ぐ効果がある。
 カバー1には、検知対象物9が磁気センサ装置上を搬送される際、衝突したり擦れたりすることによる衝撃や磨耗から、磁気センサ装置特に磁気抵抗効果素子2を保護する役割がある。カバー1は、検知対象物9と磁気抵抗効果素子2との間に存在するため、磁気センサ装置の感磁性能に影響を与えぬように、材料は非磁性材料が望ましい。非磁性材料としては、アルミニウム等の非磁性金属、セラミック、樹脂等がある。
 カバー1は、実施の形態1では金属製の薄板(例えば、アルミニウム)を曲げて作製したものを用いて説明しているが、上記の役割を満たしていれば、材料及び製造方法にこだわる必要はない。
 図1、図2、図6に示すように、ケース6は、カバー1及び磁気シールド7以外の他の構成要素(部材、部品)であるセンサ基板3、永久磁石4などを、内部に収納・保持するための部材である。ケース6は、アルミニウム等の金属や導電性樹脂等の導電性の材料で形成されている。ケース6は、センサ基板3をXY方向に位置決めするための開口6bを備える。開口6bは、ケース6のカバー1との取付面からZ軸の負方向側(反搬送路側)に凹んで形成されている。開口6bのZ軸の負方向側(反搬送路側)に凹んだ先には、センサ基板3が載置されセンサ基板3を高さ方向(Z軸方向)に支持する段6aを備える。
 さらに、段6aからZ軸の負方向側(反搬送路側)に、X軸方向(搬送方向10、短手方向)の長さが開口6bのX軸方向(搬送方向、短手方向)の長さより短く、Z軸の負方向側(反搬送路側)に凹んで形成された開口6cを備える。開口6cには、永久磁石4が配置され、永久磁石4のXY方向の位置決めを行う。また、段6aに載置されたセンサ基板3から磁気センサ装置で検出した信号を外部へと出力する外部接続部3bを配設する通り道である、ケース6のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在する側面の一部に、段6aからケース6のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面に至る凹部6dを備える。
 加えて、ケース6は、磁気シールド7をケース6に固定する締結部材であるねじ8を締め付ける磁気シールド取付穴6eを備える。この磁気シールド取付穴6eは、Z軸の負方向側(反搬送路側)の面にY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の2ヶ所に設けられている。ここで、磁気シールド7は、ケース6のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面の凹部6dに対応する位置に、穴7bを備えており、この穴7bを通して外部接続部3bが磁気センサ装置の外部へと排出される。
 また、図1に示すように、ケース6の開口6bはカバー1が磁気抵抗効果素子2やワイヤ5に接触しないように空間を設ける機能も有する。
 ケース6は、磁気抵抗効果素子2が発した熱を、磁気センサ装置の外部に逃がす役割も持つ。
 ケース6は、磁界に影響を与えないように、例えばアルミニウムのような非磁性材料であることが望ましい。
 ケース6は、実施の形態1ではアルミニウムを切削して形成したものを用いている。なお、上記の役割を満たせば、材料及び製造方法にこだわる必要はない。
 図1、図3に示すように、ワイヤ5は、磁気抵抗効果素子2をセンサ基板3に電気的に接続している。
 図1、図5、図7に示すように、磁気シールド7は、磁気センサ装置をY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に見たとき、X軸方向(搬送方向10、短手方向)に沿って形成された底部7cを有する。底部7cは、永久磁石4を介してセンサ基板3に対して反対側に位置するケース6の底面に対面している。磁気シールド7は、磁気センサ装置をY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に見たとき、この底部7cのX軸方向(搬送方向10、短手方向)の両端から正の高さ方向(Z軸の正方向)に立設する(すなわち、センサ基板3の側の方向に立設する)X軸方向(搬送方向10、短手方向)に沿って配置された一対の側壁部7dを有する。この一対の側壁部7dと底部7cとは、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在する形状を成している。図1、図5、図7において、底部7cは平面形状をしている。また、一対の側壁部7dも平面形状をしている。すなわち、磁気シールド7は、底部7cに対するZ軸方向の対面側は開口している形状である。磁気シールド7のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の長さは、少なくとも永久磁石4及びセンサ基板3のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の長さと同一であるか、またはそれ以上の長さであることが望ましい。
 磁気シールド7の底部7cと一対の側壁部7dとで囲われた空間(磁気シールド7の内部)にケース6が配置され、ケース6に、磁気シールド7が締結部材で締結して若しくは接着剤等で固着して、固定されている。すなわち、ケース6は、センサ基板3が固定された側は除かれて、磁気シールド7で覆われている。図1においては、磁気シールド7の底部7cとケース6のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面が、締結部材であるねじ8にて締結して、固定されている。なお、磁気シールド7の底部7cと一対の側壁部7dとは、別々に形成して接着剤等で接合しても良いし、金属製の薄板の曲げ加工やブロック材の押し出し加工による一体形成された構造でも良い。
 図1、図5、図7に示すように、磁気シールド7は、ケース6の開口6bとは反対側の面にねじ等の締結部材8によって固定されることで、Z軸方向の位置を決めている。また、磁気シールド7は、ケース6に2箇所ある磁気シールド取付穴6eと磁気シールド7に2箇所ある取付穴7aの位置をそれぞれ合わせることで、XY軸方向の位置を決めている。このとき、ねじ等の締結部材8は、取付穴7aを通って磁気シールド取付穴6eに締結される。
 磁気シールド7の一対の側壁部7dのZ軸方向の先端は、センサ基板3の実装部3aが設けられた面すなわちセンサ基板3のZ軸の正方向側(搬送路側)の面におけるZ軸の位置にほぼ等しい。なお、磁気シールド7の一対の側壁部7dのZ軸方向(高さ方向)の先端は、少なくとも、センサ基板3の実装部3aが設けられた面の反対側の面、すなわちセンサ基板3のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面、つまりセンサ基板3の永久磁石4に対面する面と同一の位置に位置する。好ましくは、センサ基板3の実装部3aが設けられた面の反対側の面、すなわちセンサ基板3のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面、つまりセンサ基板3の永久磁石4に対面する面の位置よりも、Z軸の正方向側(搬送路側)に延伸して位置することが好ましい。結果、磁気シールド7は、ケース6において、少なくともセンサ基板3が永久磁石4に対面する面の位置から、永久磁石4がセンサ基板3に対面する面とは反対側の方向(Z軸の負方向、反搬送路側)を覆っていることになる。
 言い換えると、磁気シールド7の一対の側壁部7dのZ軸方向(高さ方向)の先端は、永久磁石4のZ軸の正方向側(搬送路側)の面(すなわち、永久磁石4のセンサ基板3に対面する面)と同一の位置、もしくは永久磁石4のZ軸の正方向側(搬送路側)の面(永久磁石4のセンサ基板3に対面する面)の位置よりも、Z軸の正方向側(搬送路側)に位置する(すなわち、センサ基板3の永久磁石4に対面する面とは反対側に延伸する)ことが好ましい。結果、磁気シールド7は、ケース6において、少なくとも永久磁石4がセンサ基板3に対面する面の位置から、永久磁石4がセンサ基板3に対面する面とは反対側の方向(Z軸の負方向、反搬送路側)を覆っていることになる。
 磁気シールド7は、図8に示すように、主に磁気センサ装置の外部の搬送面1b方向以外の方向に磁界が生じた際、この磁界による磁束が磁気シールド7の内部を通過することで磁気センサ装置内部に磁気的な変化が及ぶことを、防ぐ役割を持つ。したがって、磁気シールド7は磁性体材料で構成されている。
 また、磁気シールド7は、磁気抵抗効果素子2が発した熱を、ケース6を介して受け取り、磁気センサ装置の外部に熱を伝える役割も持つ。
 したがって、磁気シールド7の材料は、鉄やケイ素鋼などのように透磁率と熱伝導率が高いものが望ましい。
 磁気シールド7は、この発明の実施の形態1では金属製の薄板を曲げて作製したものを用いて説明しているが、上記の役割を満たしていれば、材料及び製造方法にこだわる必要はない。
 締結部材8は、ケース6に磁気シールド7を固定する役割と、ケース6と磁気シールド7を電気的に接続する役割を持ち、導電性を有するねじである。
 締結部材8は、実施の形態1では、ねじを用いて説明しているが、上記の役割を満たしていれば、材料及び手段は問わない。
 次に、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の製造方法を図1、図3~図5を用いて説明する。この製造方法の基本構成(基本工程)は、以下の通り、センサ基板組立工程とケース組込工程とを備える。センサ基板組立工程はケース組込工程よりも前に行う必要がある。
 センサ基板組立工程を、図3を用いて説明する。センサ基板組立工程は、磁気抵抗効果素子2をセンサ基板3の実装部3aに実装し、磁気抵抗効果素子2をセンサ基板3にワイヤ5を用いて電気的に接続し、永久磁石4をセンサ基板3の実装部3aと反対側の面に固定する工程である。
 磁気抵抗効果素子2は、センサ基板3の実装部3aに、たとえば接着剤などで固着して実装する。その後、ワイヤ5によって磁気抵抗硬化素子2とセンサ基板3を電気的に接続する。
 永久磁石4は、センサ基板3の実装部3aと反対側の面に、接着剤等によって固定する。このとき、Y軸方向は永久磁石4のY軸方向の中心と磁気抵抗効果素子2のY軸方向の中心を同位置に配置し、X軸方向も永久磁石4のX軸方向の中心と、磁気抵抗効果素子2のX軸方向の中心を同位置に配置する。永久磁石4は1つである必要は無く、複数の永久磁石4をY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に一体化したものでも良い。
 実施の形態1では、永久磁石4と磁気抵抗効果素子2のXY軸方向中心を一致させているが、磁気センサ装置の検知部分の位置に対する要求によっては、永久磁石4と磁気抵抗硬化素子2の相対位置を変化させても良い。
 ケース組込工程を、図1、図4、図5を用いて説明する。ケース組込工程は、ケース6にセンサ基板3(センサ基板組立工程を行った後の状態のもの)とカバー1、磁気シールド7を固定する工程である。
 図4に示すように、ケース6の段6aにセンサ基板3の永久磁石4を固定している面すなわちセンサ基板3のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面を接触させた状態で、例えば接着剤などにより固定することで、Z軸方向(高さ方向)の位置を決める。このとき、センサ基板3はケース6の開口6bに嵌り、永久磁石4は開口6cに嵌ることによって、センサ基板3と永久磁石4のXY軸方向の位置が決められている。
 図5に示すように、図4の状態の組立途中の磁気センサ装置に、締結部材8によって磁気シールド7をケース6に固定する。このとき、図6に示すケース6に2箇所あるシールド取付穴6eと、図7に示す磁気シールド7に2箇所ある取付穴7aとの位置をそれぞれ合わせる。
 このとき、センサ基板3の外部接続部3bは、磁気シールド7との干渉を防ぐために、ケース6の凹部6dに嵌っている。また、センサ基板3の外部接続部3bは、磁気シールド7の穴7bを通ることで、磁気センサ装置の外部へ露出されている。
 図1に示すように、図5の状態の組立途中の磁気センサ装置にカバー1を、例えば接着剤などにより固定する。カバー1は、ケース6の開口6b及び磁気シールド7の一対の側壁部7dのZ軸方向(高さ方向)の端部を覆うように配置する。このとき、ケース6の開口6bがスペーサの役割を持つため、カバー1がセンサ基板3、磁気抵抗効果素子2及びワイヤ5と接触することはない。
 実施の形態1において、各構成部材の位置決めなどを説明しているが、磁気シールド7が実施の形態1に記載の役割を果たしていれば、他の構成部材は形状、固定位置、材料、製造方法にこだわる必要はない。例えば、実施の形態1では、磁気抵抗効果素子実装体3が、樹脂基板で形成されたセンサ基板3を用いた場合について説明した。磁気抵抗効果素子2の放熱性を向上させるため、磁気抵抗効果素子実装体3は、金属キャリアであっても良い。この場合、磁気抵抗効果素子2は、金属キャリアの表面に接着剤などで固着して実装され、磁気抵抗効果素子2を取り囲むように樹脂基板が金属キャリアの表面に形成されている。磁気抵抗効果素子2とこの樹脂基板とをワイヤ5で接続されることにより、磁気抵抗効果素子2からの信号が、磁気センサ装置の外部へ出力される。
 次に、実施の形態1において、磁気センサ装置の外部に磁界が生じたときの、磁気センサ装置内部の挙動を説明する。
 図8は、この発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置の外部に磁界が生じたときの、X軸方向(搬送方向10、短手方向)の磁束11の挙動を示したXZ平面での断面図である。図8Aに示すように、磁気シールド7が取り付けられていない構造の場合、磁気センサ装置の外部からの磁界によって生じたX軸方向(搬送方向10、短手方向)の磁束11はケース6を通って永久磁石4に到達する。具体的には、図8Aにおいて、磁気抵抗効果素子2側を上側として見たとき、左側から右側に向かってX軸方向に磁束11が印加されている。カバー1はアルミニウム等の非磁性材料で形成されているので、磁束11はそのままX軸方向に進行してカバー1を透過し、ケース6に到達する。ケース6はアルミニウム等の非磁性材料で形成されているので、磁束11はそのままX軸方向に進行して永久磁石4に到達する。すると、永久磁石4から発せられる磁界は、外部の磁界による磁束11の影響を受けて、大きさや方向が変化する。これにより、磁気抵抗効果素子2のバイアス磁界が変化し、検出対象物9が搬送されていないにもかかわらず、磁気抵抗効果素子2から信号が出力され、誤動作の原因となる。また、バイアス磁界が変化しているため、検出対象物9が搬送されても、磁気抵抗効果素子2から信号が出力されなくて検出対象物9を検知することができなかったり、磁気抵抗効果素子2から出力される信号が小さくなりまたは大きくなり、検出対象物9の正確な検知ができないこととなる。
 磁気センサ装置は、磁気抵抗効果素子2から得られる電気信号によって磁気を検出しているため、バイアス磁界が変化して磁気抵抗効果素子2の性能が変化することは、そのまま磁気センサ装置の性能が変化することになる。そのため、磁気シールド7がない場合には、磁気センサ装置の外部からの磁界の変化によって磁気センサ装置の性能が変化するため、磁気センサ装置の外部からの磁界が安定しない環境においては、磁気センサ装置の性能が不安定になる。
 図8Bに示すように、磁気シールド7を取り付けた構造の場合、磁気センサ装置の外部からの磁界によって生じたX軸方向(搬送方向10、短手方向)の磁束11は、磁気シールド7内を磁気シールド7に沿って通過する。具体的には、図8Bにおいて、磁気抵抗効果素子2側を上側として見たとき、左側から右側に向かってX軸方向に磁束11が印加されている。カバー1はアルミニウム等の非磁性材料で形成されているので、磁束11はそのままX軸方向に進行してカバー1を透過し、磁気シールド7の左側の側壁部7dに到達する。磁気シールド7は磁性体材料で形成されているので、磁束11は磁気シールド7の左側の側壁部7dを通り、次に磁気シールド7の底部7cを通り、更に磁気シールド7の右側の側壁部7dを通り、磁気シールド7の右側の側壁部7dから外部に放出される。このように、磁束11は、永久磁石4を通らない。そのため、磁気センサ装置の外部からの磁界が磁気センサ装置の磁気シールド7よりも内側に与える磁気的な影響が低減される。したがって、磁気センサ装置の外部からの磁界による磁束11が永久磁石4に到達しないため、永久磁石4から発せられる磁界が安定する。したがって、磁気抵抗効果素子2のバイアス磁界が安定し、磁気センサ装置の誤動作、検知信号の不確定性が改善される。これにより、磁気センサ装置の外部からの磁界に影響を受けない安定した性能の良い磁気センサ装置が得られる。
 磁気シールド7は、ケース6の、少なくとも永久磁石4がセンサ基板3に対面する面の位置から、永久磁石4がセンサ基板3に対面する面とは反対側の方向(Z軸の負方向、反搬送路側)を覆っている。そのため、図8Bにおいて、YZ平面からX軸方向を見た場合(透視した場合)、永久磁石4は磁気シールド7の側壁部7dに隠れることになる。したがって、図8Bに示すように、X軸方向(搬送方向10、短手方向)の磁束11は、永久磁石4に届くことが無い。よって、永久磁石4によって形成されるバイアス磁界に影響を与えることは無く、磁気センサ装置の外部からの磁界に影響を受けない、安定した性能の良い磁気センサ装置が得られる。
 また、磁気シールド7の一対の側壁部7dのZ軸方向(高さ方向)の端部を、センサ基板3の実装部3aよりも検知対象物搬送面1bに近づけることで、検知対象物搬送面1b側からもたらされる磁気センサ装置の外部からの磁界の変化以外は、磁気的にシールドすることができる。
 次に、実施の形態1における、磁気シールド7と磁気回路について記す。
 磁気シールド7と磁気センサ装置の磁気回路を構成する部材(永久磁石4など)とは、ケース6を間に挟む事で一定以上の距離を開けて固定されているため、磁気シールド7は磁気センサ装置の磁気回路から独立している。
 磁気シールド7は、磁気回路から独立しているため、磁気シールド7の形状を変更したり、取り外したりしても、磁気センサ装置の性能に大きな影響を及ぼすことはない。そのため、磁気センサ装置の外部からの磁界の状態に応じて磁気シールド7を変更もしくは取り外しても、磁気センサ装置は一定の性能を維持することができる。
 次に、この発明の実施の形態1における、電磁両立性について記す。図2、図6において、外部接続部6fは、磁気センサ装置を外部グランドに接続する接地端子である。また、ケース6及び磁気シールド7は金属等の導電性部材で形成されている。図示していないが、外部接続部6fに、外部グラウンドに設置された金属線、金属板等が、ねじ等の締結部材で接続されている。
 磁気シールド7が外部グランドから電気的に独立しているとき、磁気シールド7がアンテナとして機能してしまうことがある。そのため、磁気シールド7が電磁妨害波を発信したり、逆に電磁妨害波を受信したりしてしまう。電磁妨害波を発すると磁気センサ装置の周辺機器に影響を及ぼし、電磁妨害波を受信すると磁気センサ装置の電気信号にノイズが乗ってしまい、磁気センサ装置の性能が悪化する。
 そこで、実施の形態1では、ケース6に導電性材料を使い、磁気シールド7を締結部材8によってケース6に電気的に接続している。ケース6は外部接続部6fによって、外部グランドと電気的に接続されているため、磁気シールド7を外部グランドと電気的に接続することができる。したがって、磁気シールド7が接地されるため、磁気シールド7がアンテナとして機能することを防いでいる。これにより、磁気シールド7が電気的にも安定するため、性能の良い磁気センサ装置が得られる。
 カバー1がアルミニウム等の非磁性材料の金属である場合、磁気シールド7の一対の側壁部7dのZ軸の正方向側(搬送路側)の先端(すなわち、センサ基板3の側の先端)は、カバー1に接触していると、磁気シールド7の電気的安定性がさらに向上する。
 以上より、実施の形態1では、磁気的にも電気的にも安定した電磁両立性を確保した磁気センサ装置が得られる。
 実施の形態2.
 この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置について、図を用いて説明する。図9(図9A、図9B)は、この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置の斜視図である。図10は、この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置のYZ平面での断面図である。図11(図11A、図11B)は、この発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。図9から図11において、図1から図8と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
 図9から図11に示すように、磁気シールド7は、磁気センサ装置をY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に見たとき、X軸方向(搬送方向10、短手方向)に沿って形成された底部7cを有する。底部7cは、永久磁石4を介してセンサ基板3に対して反対側に位置するケース6の底面に対面している。磁気シールド7は、磁気センサ装置をY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に見たとき、この底部7cのX軸方向(搬送方向10、短手方向)の両端から正の高さ方向(Z軸の正方向)に立設する(すなわち、センサ基板3の側の方向に立設する)X軸方向(搬送方向10、短手方向)に沿って配置された一対の側壁部7dを有する。この一対の側壁部7dと底部7cとは、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に延在する形状を成している。図9から図11において、底部7cは平面形状をしている。また、一対の側壁部7dは平面形状をしている。
 さらに、磁気シールド7は、磁気センサ装置をX軸方向(搬送方向10、短手方向)に見たとき、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に沿って形成された底部7cと、この底部7cのY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の両端から正の高さ方向(Z軸の正方向)に立設する(すなわち、センサ基板3の側の方向に立設する)Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に沿って配置された一対の第2の側壁部7eを有する。この一対の第2の側壁部7eと底部7cとは、X軸方向(搬送方向、短手方向)に延在する形状を成している。図9から図11において、一対の第2の側壁部7eは平面形状をしている。すなわち、磁気シールド7は矩形の底部7cと、この底部7cの長辺から立設する一対の側壁部7dと、この底部7cの短辺から立設する一対の第2の側壁部7eとを備え、底部7cに対するZ軸方向の対面側は開口している箱型の形状をしている。
 磁気シールド7のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の長さは、少なくとも永久磁石4及びセンサ基板3のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の長さと同一であるか、またはそれ以上の長さであることが望ましい。図9から図11に示す磁気シールド7は、側壁部7dのY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の長さはケース6のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の長さと同じであり、側壁部7eのX軸方向(搬送方向、短手方向)の長さはケース6のX軸方向(搬送方向、短手方向)の長さと同じである。
 磁気シールド7の底部7cと一対の側壁部7dと一対の第2の側壁部7eとで囲われた空間(磁気シールド7の内部)にケース6が配置され、ケース6に、磁気シールド7が締結部材で締結して若しくは接着剤等で固着して、固定されている。すなわち、ケース6は、センサ基板3が固定された側は除かれて、磁気シールド7で覆われている。図1においては、磁気シールド7の底部7cとケース6のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面が、締結部材であるねじ8にて締結して、固定されている。なお、磁気シールド7の底部7cと一対の側壁部7dと一対の第2の側壁部7eとは、別々に形成して接着剤等で接合しても良いし、金属製の薄板の曲げ加工やブロック材の押し出し加工による一体形成された構造でも良い。
 図9から図11に示すように、磁気シールド7は、ケース6の開口6bとは反対側の面にねじ等の締結部材8によって固定されることで、Z軸方向の位置を決めている。また、磁気シールド7は、ケース6に2箇所ある磁気シールド取付穴6eと磁気シールド7に2箇所ある取付穴7aの位置をそれぞれ合わせることで、XY軸方向の位置を決めている。このとき、ねじ等の締結部材8は、取付穴7aを通って磁気シールド取付穴6eに締結される。
 磁気シールド7の一対の側壁部7d及び一対の第2の側壁部7eのZ軸方向の先端は、センサ基板3の実装部3aが設けられた面すなわちセンサ基板3のZ軸の正方向側(搬送路側)の面におけるZ軸の位置にほぼ等しい。なお、磁気シールド7の一対の側壁部7d及び一対の第2の側壁部7eのZ軸方向(高さ方向)の先端は、少なくとも、センサ基板3の実装部3aが設けられた面の反対側の面、すなわちセンサ基板3のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面、つまりセンサ基板3の永久磁石4に対面する面と同一の位置に位置する。好ましくは、センサ基板3の実装部3aが設けられた面の反対側の面、すなわちセンサ基板3のZ軸の負方向側(反搬送路側)の面、つまりセンサ基板3の永久磁石4に対面する面よりも、Z軸の正方向側(搬送路側)に延伸して位置することが好ましい。結果、磁気シールド7は、ケース6の、少なくともセンサ基板3が永久磁石4に対面する面の位置から、永久磁石4がセンサ基板3に対面する面とは反対側の方向(Z軸の負方向、反搬送路側)を覆っていることになる。
 言い換えると、磁気シールド7の一対の側壁部7d及び一対の側壁部7eのZ軸方向(高さ方向)の先端は、永久磁石4のZ軸の正方向側(搬送路側)の面(すなわち、永久磁石4のセンサ基板3に対面する面)と同一の位置に位置する。好ましくは、永久磁石4のZ軸の正方向側(搬送路側)の面(永久磁石4のセンサ基板3に対面する面)よりも、Z軸の正方向側(搬送路側)に延伸して位置する(すなわち、センサ基板3の永久磁石4に対面する面とは反対側に延伸する)ことが好ましい。まとめると、磁気シールド7は、ケース6の、少なくとも永久磁石4がセンサ基板3に対面する面の位置から、永久磁石4がセンサ基板3に対面する面とは反対側の方向(Z軸の負方向、反搬送路側)を覆っていることになる。
 磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eに設けられた貫通穴7fは、ケース6の外部接続部6fへ外部接続部材を通すために設けられた穴である。貫通穴7fは磁気シールド7をケース6に取り付けたとき、ケース6の外部接続部6fと一致する位置に設けられている。
 なお、磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eのZ軸方向の先端は、センサ基板3の実装部3aが設けられた面すなわちセンサ基板3のZ軸の正方向側(搬送路側)の面におけるZ軸の位置からさらに突出しても良く、カバー1に接触しても良い。また、磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eは、ケース6のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の端面全面を覆う構造でも良い。
 一対の第2の側壁部7eがもたらす磁気センサ装置の外部に磁界が生じたときの、磁気センサ装置内部の挙動は、実施の形態1で示した一対の側壁部7dの挙動と同様である。
 実施の形態2の磁気シールド7は、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の側壁部7dに加え、X軸方向(搬送方向、短手方向)の第2の側壁部7eも備えている。これにより、X軸方向(搬送方向、短手方向)からの磁界の変化に対する不干渉性に加え、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)からの磁界の変化に対する不干渉性も高めることができる。
 実施の形態3.
 この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置について、図を用いて説明する。図12(図12A、図12B)は、この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置の斜視図である。図13は、この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置のYZ平面での断面図である。図14(図14A、図14B)は、この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置における磁気シールドの斜視図である。図15(図15A、図15B)は、この発明の実施の形態3に係る磁気センサ装置におけるケースの斜視図である。図12から図15において、図1から図11と同一若しくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
 実施の形態2において、磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eは、ケース6のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)における端面について略全面を覆う構造をしていた。永久磁石4のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の端部と磁気シールド7の第2の側壁部7eとの距離が近い場合、磁気シールド7は磁性体で形成されているので、永久磁石4のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の端部の磁界が、磁気シールド7の第2の側壁部7eの方向へ引っ張られてしまい、永久磁石4のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の端部におけるバイアス磁界が乱れてしまう。
 そこで、実施の形態3では、磁気センサ装置のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)からの磁界の変化に対する不干渉性は若干低下するが、磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eのZ軸方向(高さ方向)の長さが実施の形態2における磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eのZ軸方向(高さ方向)の長さより短い。具体的には、図13に示すように磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eのZ軸方向(高さ方向)の先端(つまり、磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eのセンサ基板3の側の方向の先端)の位置が、永久磁石4のセンサ基板3に対面する面とは反対側の面の位置と略同じとなるようにしている。
 磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eのZ軸方向(高さ方向)の先端の位置が、永久磁石4におけるセンサ基板3が固定された面から離れるため、永久磁石4においてセンサ基板3が固定された面に存在する磁極との磁気的結合が弱くなる。なお、永久磁石4においてセンサ基板3が固定された面に存在する磁極は、バイアス磁界を形成している。よって、永久磁石4におけるY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の端部におけるバイアス磁界が乱れず、安定して検知対象物9の磁性パターンを検出することができる磁気センサ装置が得られる。
 このように、実施の形態3では、磁気シールド7の一対の第2の側壁部7eは、ケース6のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)における端面について一部しか覆っていない。したがって、実施の形態3では、ケース6は図15に示すように、ケース6のY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)における端面に、第1の端面6hと第2の端面6iとを備えている。第1の端面6hは、開口6bとは反対側に位置する底部6gからZ軸の正方向側(搬送路側)に立設している。第1の端面6hのZ軸方向(高さ方向)の先端は、永久磁石4のセンサ基板3(3a)が固定された面とは反対側の面の位置と略同じ位置である。第2の端面6iは、永久磁石4のセンサ基板3(3a)が固定された面とは反対側の面の位置と略同じ位置で、Y軸方向(読み取り幅方向、長手方向)に突出して、第1の端面6hの位置からカバー1の取り付け部までZ軸方向(高さ方向)に形成されている。このとき、第2の端面6iのY軸方向(読み取り幅方向、長手方向)の突出長さは、磁気シールド7の側壁部7eの厚さと同じである。このように、ケース6を構成することにより、ケース6に磁気シールド7を取り付けたとき、突出部の無い磁気センサ装置を得ることができる。
1 カバー、1a テーパ、1b 検知対象物搬送面、2 磁気抵抗効果素子、3 センサ基板(磁気抵抗効果素子実装体)、3a 実装部、3b 外部接続部、4 永久磁石(磁石)、5 ワイヤ、6 ケース、6a 段、6b 開口、6c 開口、6d 凹部、6e 磁気シールド取付穴、6f 外部接続部、6g 底部、6h 第1の端面、6i 第2の端面、7 磁気シールド、7a 取付穴、7b 穴、7c 底部、7d 側壁部、7e 側壁部(第2の側壁部)7f 貫通穴、8 ねじ(締結部材)、9 検知対象物、10 搬送方向、11 磁束。

Claims (9)

  1.  磁石と、
     前記磁石に対面する面とは反対側の面に前記磁石の長手方向に沿って配置された磁気抵抗効果素子を実装した磁気抵抗効果素子実装体と、
     前記磁石及び前記磁気抵抗効果素子実装体を収納または保持するケースと、
     前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁気抵抗効果素子を実装している面を除いて前記ケースを覆う磁気シールドと、
     を備え、
     前記磁気シールドは、前記ケースにおいて前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁石に対面する面の位置又は前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁石に対面する面の位置から前記磁石とは反対側の方向を覆っている磁気センサ装置。
  2.  前記磁気シールドは、
     前記磁石を介して前記磁気抵抗効果素子実装体に対して反対側に位置する前記ケースの面に対面する底面と、
     前記底面の前記長手方向に交差する短手方向に沿って、前記底面から前記磁気抵抗効果素子実装体の側の方向に立設し、前記磁石の長手方向に延在する側壁部と、
     を備え、
     前記側壁部の前記磁気抵抗効果素子実装体の側の方向の先端は、前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁石に対面する面の位置に等しい、もしくは前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁石に対面する面の位置よりも前記磁石とは反対側の方向に延伸している請求項1に記載の磁気センサ装置。
  3.  前記磁気シールドは、
     前記底面の前記長手方向に沿って、前記底面から前記磁気抵抗効果素子実装体の側の方向に立設し、前記短手方向に延在する第2の側壁部と、
     を備え、
     前記第2の側壁部の前記磁気抵抗効果素子実装体の側の方向の先端は、前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁石に対面する面の位置に等しい、もしくは前記磁気抵抗効果素子実装体が前記磁石に対面する面の位置よりも前記磁石とは反対側の方向に延伸している請求項2に記載の磁気センサ装置。
  4.  前記磁気シールドは、
     前記底面の前記長手方向に沿って、前記底面から前記磁気抵抗効果素子実装体の側の方向に立設し、前記短手方向に延在する第2の側壁部と、
     を備え、
     前記第2の側壁部の、前記磁気抵抗効果素子実装体の側の方向の先端は、前記磁石において前記磁気抵抗効果素子実装体に対面している面とは反対側の面の位置に等しい請求項2に記載の磁気センサ装置。
  5.  前記ケースは、導電性材料で形成され、
     前記磁気シールドは、導電性の磁性体材料で形成され、
     前記ケースと前記磁気シールドは、電気的に接続され、
     前記ケースは接地されている請求項1から4のいずれか1項に記載の磁気センサ装置。
  6.  前記磁気抵抗効果素子実装体は、樹脂基板に前記磁気抵抗効果素子を実装したものである請求項1から5のいずれか1項に記載の磁気センサ装置。
  7.  前記磁気抵抗効果素子実装体は、金属キャリアに前記磁気抵抗効果素子を実装したものである請求項1から5のいずれか1項に記載の磁気センサ装置。
  8.  前記磁気抵抗効果素子実装体の前記磁気抵抗効果素子が実装された面を覆い、前記側壁部の前記磁気抵抗効果素子実装体の側の方向の先端が接している、非磁性材料で形成されたカバーを備えた請求項2から7のいずれか1項に記載の磁気センサ装置。
  9.  前記カバーに、前記第2の側壁部の前記磁気抵抗効果素子実装体の側の方向の先端が接している請求項8に記載の磁気センサ装置。
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